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(1)x. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA. RAPHAELA REVORÊDO BEZERRA. INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO E CRESCIMENTO INICIAL DA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR. RECIFE – PE 2017.

(2) x. RAPHAELA REVORÊDO BEZERRA. INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO E CRESCIMENTO INICIAL DA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR. Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola da Universidade. Federal. Rural. de. Pernambuco, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Agrícola, área de concentração: Engenharia de água e solo.. COMITÊ DE ORIENTAÇÃO: Profº Dr. Ênio Farias de França e Silva – Orientador Profº Dr. Luis Fernando de Souza Magno Campeche - Co-orientador. RECIFE – PE 2017.

(3) x. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Sistema Integrado de Bibliotecas da UFRPE Biblioteca Central, Recife-PE, Brasil. B574i. Bezerra, Raphaela Revorêdo. Intervalo hídrico ótimo e crescimento inicial da cultura da cana-de-açúcar / Raphaela Revorêdo Bezerra. – 2017. 81 f.: il. Orientador: Ênio Farias de França e Silva. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal Rural de Pernambuco, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Recife, BR-PE, 2017. Inclui referências. 1. Compactação 2. Salinidade 3. Índice de qualidade física do solo I.Silva, Ênio Farias de França e, orient. II.Título CDD 630.

(4) x. INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO E CRESCIMENTO INICIAL DA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR. RAPHAELA REVORÊDO BEZERRA. Dissertação defendida e aprovada em 24 de fevereiro de 2017 pela banca examinadora:. __________________________________________________ Dr. Alexsandro Oliveira da Silva DENA-UFC. __________________________________________________ Prof. Dr. Brivaldo Gomes de Almeida DEPA-UFRPE. __________________________________________________ Dr. Daniel da Costa Dantas DEAGRI-UFRPE. _________________________________________________ Prof. Dr. Ênio Farias de França e Silva DEAGRI-UFRPE.

(5) x. A minha mãe Betânia e minha tia Maria Rosália pelo apoio incondicional em todas as fases da minha vida até agora. Ao meu tio Gustavo, in memoriam. A minha irmã Karolina por sempre me apoiar. Ao meu noivo Donato e minha sogra Vera Lúcia pelo carinho, apoio e constante incentivo. Dedico também ao meu orientador Prof. Dr. Ênio Farias de França e Silva, pela confiança, paciência, incentivo e excelente orientação.. Dedico.

(6) x. AGRADECIMENTOS. A Deus, por ter me dado o dom da vida, por me dar forças para superar todas as adversidades impostas pela vida, pois sem ele nada é alcançado ou conseguido; À Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Engenharia Agrícola, por meio do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, representada pelo Coordenador Professor Dr. Mário Monteiro Rolim, pela oportunidade de ingresso no mestrado e pela concessão da infraestrutura para a execução do trabalho; À Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia de Pernambuco (FACEPE) e a Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela concessão da bolsa; Ao Professor Claudinei Fonseca Souza pela atenção e ensinamentos durante uma parte do mestrado; À Estação experimental de cana-de-açúcar do carpina (EECAC-UFRPE) pela doação da cana utilizada no plantio; Ao professor Brivaldo Almeida, pela atenção, contribuição e esclarecimentos de dúvidas; Às minhas grandes amigas Raguira Primo e Tiana Ximenes, que são verdadeiras irmãs, pela atenção, paciência, compreensão e, principalmente, pela bela amizade construída; Ao meu grande amigo Francisco Sanguino pela sua atenção e enorme paciência em me ajudar; Ao amigo Thiago Schossler que me ajudou muito na reta final deste trabalho; Aos meus amigos de curso, Carol, Diego Araújo, Diego Souza, Breno, Laercia, Hozanna, Fábio, Hammady, Mara, Raquele e todos os outros colegas da pós-graduação em engenharia agrícola..

(7) x. SUMÁRIO RESUMO.......................................................................................................................viii ABSTRACT..................................................................................................................................ix LISTA DE FIGURAS....................................................................................................................x LISTA DE TABELAS..................................................................................................................xi 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 12 2. OBJETIVOS ........................................................................................................................... 14 2.1 Geral.................................................................................................................................. 14 2.2 Específicos ........................................................................................................................ 14 3. HIPÓTESES ........................................................................................................................... 14 4. REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................................... 15 4.1 Aspectos gerais da Cana-de-Açúcar ................................................................................. 15 4.2 Fases fenológicas da cana-de-açúcar ................................................................................ 16 4.3 Sistema radicular da cana-de-açúcar ................................................................................. 19 4.4 Definição e distribuição dos Espodossolos no Brasil ....................................................... 22 4.5 Estresse hídrico e salino .................................................................................................... 23 4.6 Indicadores físicos de qualidade do solo do ponto de vista agrícola ................................ 26 4.6.1 Compactação do solo ................................................................................................. 27 4.6.2 Densidade do solo ...................................................................................................... 30 4.6.3 Porosidade do solo ..................................................................................................... 31 4.6.4 Resistência mecânica do solo à penetração de raízes ................................................. 33 4.7 Intervalo Hídrico Ótimo .................................................................................................... 35 5. MATERIAL E MÉTODOS .................................................................................................... 38 5.1 Localização e caracterização da área de estudo ................................................................ 38 5.2 Caracterização das unidades experimentais ...................................................................... 40 5.3 Características do material de solo.................................................................................... 41 5.4 Condução da cultura ......................................................................................................... 42 5.5 Delineamento experimental e tratamentos ........................................................................ 42 5.6 Elevação da umidade do solo à capacidade de campo e manejo da irrigação................... 43 5.7 Salinização do solo ........................................................................................................... 45 5.8 Crescimento e rendimento analisado na cultura................................................................ 45 5.9 Amostragem do solo ......................................................................................................... 46 5.10 Porosidade do solo .......................................................................................................... 47 5.11 Curva de retenção de água no solo.................................................................................. 47 5.12 Resistencia do solo à penetração de raízes e intervalo hídrico ótimo ............................. 49 6. RESULTADOS E DICUSSÃO .............................................................................................. 53 6.1 Altura da planta e diâmetro de colmo .......................................................................... 53.

(8) x 6.2 Variáveis de rendimento ................................................................................................... 57 6.2.2 Massa seca total da parte aérea .................................................................................. 59 6.3 Curva Característica de Retenção de Água no Solo (CCRAS) ......................................... 61 6.4 Intervalo Hídrico Ótimo (IHO) ......................................................................................... 63 7. CONCLUSÕES ...................................................................................................................... 65 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 67.

(9) x. RESUMO. As práticas de uso e manejos agrícolas do solo alteram sua estrutura e, consequentemente, suas propriedades físico-hídricas. Visando entender essa relação entre as características físicas (resistências à penetração, densidade do solo e porosidade) e as características hídricas (água disponível) foi desenvolvido o conceito de Intervalo Hídrico Ótimo (IHO). Foi realizado um estudo com o objetivo de determinar e avaliar o IHO e sua relação com o desenvolvimento inicial da cana-deaçúcar de acordo com níveis de densidade do solo na presença e ausência de salinidade. Assim, foi conduzido um experimento em ambiente protegido na Estação Experimental de Agricultura Irrigada Prof. Ronaldo Freire de Moura na Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE) no período de junho a setembro de 2016. O estudo foi realizado em vasos de 0,015 m3, que foram preenchidos com uma camada de Espodossolo, coletado numa profundidade de 0,0 - 0,40 m. Adotou-se o delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 5 x 2 com cinco repetições, sendo cinco níveis de densidade do solo (1400, 1500, 1600, 1700 e 1800 kg m-3) e dois níveis de salinidade (0 e 3 dS m-1). Foram coletadas 240 amostras indeformadas de solo em anéis de 98 cm3, na profundidade de 0,0 - 0,1 m, destinadas a obtenção dos parâmetros: densidade do solo; curva de resistência à penetração; curva de retenção de água, porosidade total, macroporosidade e microporosidade do solo. A densidade do solo crítica foi atingida no cruzamento do limite superior e inferior do Intervalo Hídrico Ótimo (IHO). Na ocasião foram avaliados parâmetros morfológicos (altura e diâmetro do colmo); massa fresca, seca e teor de água da planta e massa seca da raiz). De posse dos resultados observou-se que a densidade influenciou de maneira negativa as variáveis de crescimento e rendimento na cana-de-açúcar. Para o nível de salinidade adotado apenas a variável massa fresca total teve um efeito positivo até o nível de densidade 1530 kg m-3. Observou-se, para o tratamento submetido à salinidade, que houve uma ampliação do IHO em relação ao tratamento que não recebeu salinidade. Palavras-chave: Compactação, salinidade, índice de qualidade física do solo..

(10) x. ABSTRACT. The land use and management practices of the soil alter its structure and, consequently, its physical-water properties. In order to understand this relationship between physical characteristics (resistance to penetration, soil density and porosity) and water characteristics (available water) the concept of Optimum Water Interval (IHO) was developed. A study was carried out with the objective of determining and evaluating the IHO and its relationship with the initial development of sugarcane according to soil density levels and the presence or absence of salinity. Thus, an experiment was carried out in a protected environment at the Experimental Station in Irrigated Agriculture Ronaldo Freire de Moura at the Federal Rural University of Pernambuco (UFRPE) from June to September 2016. The study was carried out in pots of 15 dm3, which were filled with a layer of Spodosol collected at a depth of 0 - 0.40 m. A completely randomized design was used in a 5 x 2 factorial scheme with five replications, with five levels of soil density (1400, 1500, 1600, 1700 and 1800 kg m-3), two salinity levels (0 and 3 dS m-1). For this research, 240 undisturbed soil samples was collected in 98 cm³ rings, at a depth of 0.0-0.1 m, to obtain the following parameters: soil density; penetration resistance curve; Water retention curve, total porosity, macroporosity and soil microporosity. The critical soil density was reached at the intersection of the upper and lower limits of the optimum water interval (IHO). Morphological parameters (stem height and diameter), fresh matter and dry matter of the aerial part of the plants and dry root matter) where evaluated. From the results, it was observed that the density influenced in a negative way the growth and yield variables in the sugarcane. For the level of salinity adopted only the variable total fresh matter had a positive effect up to the level of density 1530 kg m-3 and from that level onwards there was a negative effect. The treatment that was submitted to the salinity there was an increase of the IHO when compared to the treatment that did not receive salinity. Key words: Compaction, salinity, soil physical quality index..

(11) x. LISTA DE FIGURAS. Figura 1. Relação entre o conteúdo de água e os fatores físicos do solo que limitam o desenvolvimento das plantas. A deterioração estrutural e a redução na qualidade física do solo ocorrem de A para C. Fonte: Adaptado de Silva et al. (2001). .......................... 37 Figura 2. Temperatura do ar máxima, média e mínima no período do experimento. ..... 40 Figura 3. Umidade relativa do ar registrada ao longo do experimento. .......................... 40 Figura 4. Montagem e compactação dos tratamentos. .................................................... 41 Figura 5. Elevação da umidade do solo à capacidade de campo (Figura 1A), plantio dos rebolos de cana-de açúcar (Figura 1B, 1C e 1D). ........................................................... 44 Figura 6. Mesa de tensão. Laboratório de Dinâmica de água do Departamento de Engenharia Agrícola da UFRPE. .................................................................................... 48 Figura 7. Câmaras de Richards. Laboratório de Dinâmica de água do Departamento de Engenharia Agrícola da UFRPE. .................................................................................... 48 Figura 8. Penetrômetro de bancada. Laboratório de física do solo UFRPE ................... 49 Figura 9. Superfície de resposta para altura das plantas de cana-de-açúcar em função da densidade do solo e dias após o plantio (DAP). .............................................................. 55 Figura 10. Diâmetro do colmo (DC) de cana-de-açúcar em função dos dias após o plantio (DAP) cultivada sob níveis de salinidade do solo .............................................. 56 Figura 11. Massa fresca total da cana-de-açúcar em função das densidades do solo, submetidas ao solo sem sal e com sal. ............................................................................ 58 Figura 12. Análise de regressão aplicada a MST em função dos níveis de densidade, submetidas ao tratamento sem manejo de salinidade. ..................................................... 60 Figura 13. Análise de regressão aplicada a massa seca total da raiz em função dos níveis de densidade, submetidas ao tratamento com salinidade. ............................................... 61 Figura 14. Curva de retenção de água dos solos salino e não salino ajustada por Van Genuchten. ...................................................................................................................... 62 Figura 15. Diagrama para o IHO no tratamento sem sal................................................. 64 Figura 16. Diagrama para o IHO no tratamento submetido à salinidade. ....................... 64.

(12) xxi. LISTA DE TABELAS. Tabela 1. Características físico-químicas do solo na camada de 0-40 cm. ..................... 42 Tabela 2. Teste de Esfericidade de Mauchly para as variáveis DC e AP da cana-deaçúcar, ao longo do tempo. ............................................................................................. 53 Tabela 3. Análise multivariada de perfil. ........................................................................ 54 Tabela 4. Resumo da análise de variância para as variáveis massa fresca total da parte aérea (MFT), massa seca total da parte aérea (MST) e massa seca total da raiz (MSTR). ......................................................................................................................................... 57.

(13) 12. 1. INTRODUÇÃO. A cana-de-açúcar (Saccharum spp.), da família Poaceae (Gramínea), é uma das culturas mais importantes do mundo, possuindo grande importância econômica para o Brasil. O país é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e de açúcar, sendo a mesma considerada o biocombustível mais eficiente do ponto de vista econômico e ambiental. Na região Nordeste, Pernambuco é o segundo maior estado produtor na safra 2017/18 ficando atrás apenas do estado de Alagoas (CONAB, 2017/18). Tendo em vista a importância que esta cultura abrange no cenário nacional e o manejo que a mesma é submetida, torna-se necessário o estudo das características físicas do solo e como isso afeta seu desenvolvimento fenológico e radicular da mesma. A qualidade física do solo está associada à sua capacidade em promover ao sistema radicular das culturas condições físicas adequadas para o crescimento e desenvolvimento das plantas. A estrutura do solo pode ser alterada pelas práticas inadequadas de manejo, influenciando a produtividade das culturas por meio das modificações na disponibilidade de água, nutrientes, na difusão de oxigênio e na resistência do solo à penetração das raízes. Umas das principais alterações na estrutura física do solo é causada pela compactação. Por ser mais sensível às alterações na estrutura do solo, o indicador que vem sendo utilizado é a resistência mecânica do solo à penetração de raízes (RP), bastante utilizada para avaliar o manejo do solo e o comportamento das raízes ao penetrar no solo, pois as culturas necessitam que o solo apresente condições favoráveis ao crescimento das raízes possibilitando acesso às camadas mais profundas para serem explorados maior quantidade de água, nutrientes e oxigênio, refletindo em produções satisfatórias. Diante dessa problemática, a compreensão do impacto das práticas de manejo sobre a qualidade física do solo e que consequentemente reflete na produtividade é de fundamental importância no desenvolvimento de sistemas agrícolas sustentáveis. Assim o estudo de métodos que integre, num reduzido número de parâmetros, as diversas propriedades do solo que expressem o ambiente onde as culturas são desenvolvidas para a avaliação da qualidade física do solo se torna cada vez mais necessário. Surge nesse cenário o Intervalo Hídrico Ótimo (IHO) ou “Least Limiting Water Range” (LLWR), que integra propriedades do solo diretamente relacionadas com o desenvolvimento das culturas e corresponde ao intervalo entre os limites superior e inferior do conteúdo de água no solo, no qual são mínimas as limitações para o.

(14) 13. desenvolvimento radicular. O limite superior é a capacidade de campo (CC) ou a porosidade de aeração de 10 % (PA), enquanto o limite inferior é o ponto de murcha permanente (PMP) ou a umidade na qual a resistência do solo à penetração das raízes atinge valores limitantes ao desenvolvimento do sistema radicular. As condições físicas do solo adequadas ao crescimento das plantas são dadas pela relação entre resistência do solo à penetração (RP), aeração e disponibilidade de água, as quais afetam diretamente o crescimento das plantas. Outro fator que influencia a produtividade das culturas em geral é a salinidade. A salinização do solo influencia diretamente no metabolismo das plantas, impedindo a absorção de água e outros nutrientes, somado ao fato de que certos íons constituintes dos sais, quando adsorvidos em altas quantidades, provocam modificações no balanço nutricional capaz de resultar em clorose e necrose nas folhas, reduzindo a produção e, às vezes, morte da planta jovem (PRISCO; FILHO 2010)..

(15) 14. 2. OBJETIVOS. 2.1 Geral. Avaliar o intervalo hídrico ótimo do solo e o crescimento da cana-de-açúcar com diferentes níveis de densidades de solo e salinidade em Espodossolo.. 2.2 Específicos. Avaliar os parâmetros de crescimento e o rendimento da cana-de-açúcar sob diferentes níveis de densidade e concentração de salinidade; Quantificar os limites superiores e inferiores do intervalo hídrico ótimo (IHO) para o Espodossolo adotado levando em consideração a ausência e a presença da salinidade e os diferentes níveis de densidade; Avaliar a densidade crítica para o desenvolvimento da cana-de-açúcar para este tipo de solo.. 3. HIPÓTESES. 3.1 Existe efeito da densidade do solo no IHO; 3.2 Existe efeito da salinidade do solo no IHO..

(16) 15. 4. REVISÃO DE LITERATURA. 4.1 Aspectos gerais da Cana-de-Açúcar. O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, tendo grande importância para o agronegócio brasileiro, tendo em vista o aumento da demanda mundial por etanol, oriundo de fontes renováveis, aliado às grandes áreas cultiváveis e condições edafoclimáticas favoráveis à cana-de-açúcar, tornam o país promissor para a exportação dessa commoditie (CONAB, 2017/18). Ainda segundo dados da CONAB (2017/18), o Brasil ocupa uma área de 8.738,6 mil hectares de cana-de-açúcar destinada à atividade sucroalcooleira e uma produtividade equivalente a 72.734 kg/hectare, destacando a Região Sudeste, maior produtora nacional, responsável por 73,6% do açúcar produzido no país, seguido da Região Centro-Oeste (11,1%), Sul (7,6%) e Nordeste (7,5%). São Paulo, Minas Gerais, Paraná, Goiás, Mato Grosso do Sul e Alagoas são os maiores produtores de açúcar, com estimativa de produção acima de 1 milhão de toneladas. A cultura é bastante influenciada por variáveis climáticas ao longo de todo o ciclo vegetativo, sendo que os principais fatores que determinam o sucesso da sua produção e a sua exploração econômica são o clima, o solo e a precipitação pluvial (BRUNINI,. 2010).. O. ciclo. fenológico. da. cana-de-açúcar. completa-se. em. aproximadamente 11 a 22 meses e necessita de um período quente e úmido para brotar, emergir, perfilhar e outro relativamente seco e/ou frio, para acumular sacarose (maturação) (MAURI, 2012). Devido à necessidade da diversificação da matriz energética, principalmente por contas das pressões ambientais, o Brasil enfrenta uma perspectiva de um aumento significativo da demanda de etanol, matéria-prima derivada da cana, pois os combustíveis fósseis são os grandes responsáveis pela emissão de gases poluentes na atmosfera. Esta situação sustenta-se em três realidades atuais de mercado: (i) aumento interno do consumo de etanol pelo sucesso da introdução da alternativa flex-fuel no mercado de veículos automotivos leves; (ii) expansão das exportações brasileiras de etanol em função do crescente interesse mundial pela mistura do etanol à gasolina; e (iii) opção brasileira pela produção do biodiesel utilizando etanol na transesterificação dos óleos vegetais (OLIVETTE; NACHILUK; FRANCISCO, 2010)..

(17) 16. O setor está investindo cada vez mais e desenvolvendo mais tecnologia para a cogeração de energia, por meio da queima do bagaço e, mais recentemente pela queima da palha de cana. O potencial da cogeração de energia elétrica a partir da cana-deaçúcar é de 9,6 GW e, terá capacidade de atingir pouco mais de 17 GW em 2020, tornando-se uma importante fonte na matriz energética nacional (TOLMASQUIM, 2011). Com intuito de aumentar a produtividade entre os anos de 1950 e 1960, todas as fases do processo produtivo da cana-de-açúcar passaram por um processo de modernização com a mecanização, utilização de defensivos agrícolas e introdução de novas variedades. Com isso, as práticas de manejo intensivas na cultura da cana-deaçúcar se iniciam no plantio e vão até o final do corte. Desse modo, inúmeras operações de preparo do solo, colheita e transporte da matéria-prima são conduzidas diversas vezes em uma mesma área. Este intenso tráfego de máquinas agrícolas provoca modificações na estrutura física do solo (LANZANOVA, 2007). A pressão exercida na superfície do solo pelo tráfego de máquinas, normalmente, aumenta a densidade do solo e diminui a porosidade total, sobretudo a macroporosidade, segundo Tsegaye e Hill (1998), sendo mais grave quando as operações de preparo do solo e tráfego de máquinas são realizadas aplicando-se pressões superiores à capacidade de suporte de carga, para um dado teor de umidade do solo (DIAS; PIERCE, 1996; DIAS, 2000). Diante disso, a compactação do solo é considerada um dos fatores limitantes para o aumento da produtividade da cana-de-açúcar, por caracterizar-se pela redução da macroporosidade,. reduzindo. a. quantidade. de. água. disponível. no. solo. (ALBUQUERQUE; REINERT, 2001; VITTI; MAZZA, 2002).. 4.2 Fases fenológicas da cana-de-açúcar. De acordo com Segato, Mattiuz e Mozambani (2006) a cultura da cana-deaçúcar apresenta quatro estágios fenológicos: brotação e emergência de brotos, perfilhamento e estabelecimento da cultura, crescimento e maturação dos colmos que são distinguidas a seguir:.

(18) 17. Brotação. e. emergência:. ocorrendo. condições. ambientalmente. favoráveis,. principalmente temperatura e umidade, iniciam-se as atividades meristemáticas resultando no desenvolvimento das raízes do tolete e a emergência de um pequeno broto na superfície do solo, que ocorre geralmente após 20 a 30 dias após o plantio. Perfilhamento e estabelecimento da cultura: na sequência, as gemas localizadas na base do colmo primário se desenvolvem, observando novos brotos, com aproximadamente 20 a 30 dias após a emergência do colmo primário. À medida que os colmos desenvolvem-se, novas raízes vão sendo formadas a partir de suas bases e o sistema radicular da touceira vai aumentando. Em função da concorrência pelos fatores limitantes do meio, sobretudo luminosidade, cessa-se esta fase e os colmos mais jovens chegam inclusive a morrer. Crescimento dos colmos: os perfilhos sobreviventes continuam seu crescimento e desenvolvimento, ganhando altura e iniciando o acúmulo de açúcares da base em direção ao ápice da planta. Durante essa fase, as folhas mais velhas começam a ficar amareladas e secam. Nessa fase, o sistema radicular encontra-se bem desenvolvido, tanto nas laterais quanto em profundidade, sendo esta a zona principal de absorção de água e nutrientes por parte da cultura. O canavial pode atingir altura acima de três metros, com a população final de colmos, variando em função das condições de clima e solo. Maturação dos colmos: a maturação inicia-se junto com o crescimento intenso dos colmos sobreviventes do perfilhamento das touceiras. À medida que vão amadurecendo, os colmos continuam o seu crescimento e desenvolvimento, acumulando cada vez mais sacarose em seus internódios. Quando as touceiras atingem altura igual ou superior a dois metros, nota-se o amarelecimento e a consequente seca das folhas que se encontram na altura mediana da planta, indicando que já está sendo depositado açúcar nessa região. Ao atingir o seu tamanho final, constituem-se colmos industrializáveis, passando a acumular mais intensamente a sacarose produzida pela fotossíntese. Nesta fase da cultura, 11 a 20 meses após o plantio (conforme época de plantio e variedade), observa-se plena maturação dos colmos. Na maioria das vezes a formação dos canaviais é feita por pedaços de colmo (tolete). O tolete, sendo um fragmento de colmo maduro, contém feixes vasculares (floema e xilema), que promovem a ligação entre o broto e as raízes em.

(19) 18. desenvolvimento, que atuam como drenos fisiológicos (SEGATO; MATTIUZ; MOZAMBANI, 2006). O desenvolvimento inicial é influenciado por fatores como: temperatura, umidade e aeração do solo, variedade, profundidade de plantio, posição da gema no colmo, tratamento com inseticidas e fungicidas. Temperaturas entre 26°C e 32°C são ideais para o desenvolvimento inicial da cana-de-açúcar, enquanto que umidade do solo entre 15 e 25% seria ideal para a brotação (CASAGRANDE, 1991). Para Casagrande e Vasconcelos (2010) brotação caracteriza-se fisiologicamente como um sistema fonte-dreno, pois há uma degradação de fontes de reserva do tolete, de modo que os perfilhos a utilizem por cerca de 60 dias após o início da brotação; e além disso a temperatura interfere na velocidade das reações bioquímicas e na ação de enzimas envolvidas na divisão, diferenciação e crescimento celular, sendo um dos fatores que mais influem na brotação, pois a água tem papel fundamental nos processos bioquímicos que ativam a brotação porque a deficiência hídrica no solo pode prejudicar ou impedir a brotação das gemas, e isso depende da intensidade e da duração do período de deficiência. A brotação é altamente dependente do conteúdo de água no solo, pois em excesso pode levar a condições de anaerobiose, afetando a degradação das reservas do tolete, enquanto teores muito baixos limitam o desenvolvimento do sistema radicular, afetando a absorção de água (INMAN-BAMBER E SMITH 2005). De acordo com Santana et al. (2007) a cana-de-açúcar desenvolve-se bem sob estação quente e longa (com temperaturas médias diárias entre 22 e 30˚C), com incidência de radiação alta e umidade relativa adequada, durante a fase de maturação e colheita. Beauclair e Scarpari (2007) mencionam que para obter uma boa brotação e fornecimento de água para a planta, o solo deve estar o mais próximo da capacidade de campo. Em lugares onde o período de seca é mais prolongado é interessante fazer uso de irrigação, pois é um fator imprescindível para a garantia de produção com qualidade e aumento da produtividade. A cana irrigada apresenta maior crescimento, densidade de colmos e índice de área foliar, e valores de teor de açúcar em comparação ao cultivo sem irrigação. Procura-se cada vez mais cultivares que tenham uma boa brotação para se ter uma boa produtividade final. Segato et al. (2006) citam que a capacidade de brotação, enraizamento e emergência da cana-de-açúcar é uma característica genética, no entanto,.

(20) 19. dentro da mesma variedade, a brotação varia de acordo com a idade da muda, diferença de idade da gema, concentração de açúcares e nutrientes minerais. O plantio, preferencialmente, deve ser realizado com colmos de idade inferior a 12 meses, pois colmos com idade superior a 12 meses possuem menor quantidade de glicose e sais minerais, as escamas de proteção da gema são mais lignificadas e salientes, resultando em menor brotação em relação aos colmos mais novos (SEGATO et al., 2006). Simões Neto (1986), estudando o efeito da quantidade de reserva do tolete sobre o desenvolvimento inicial da cana-de-açúcar, observou efeito direto dos níveis de reserva energética sobre o crescimento do broto primário. Para Casagrande (1991), quanto mais bem nutridos estiverem os toletes, melhor será a brotação. O colmo da cana-de-açúcar é cilíndrico, sendo composto de nós e entrenós nos diferentes estágios fisiológicos: entrenós maduros (base), em maturação (meio) e imaturos (ponta), que se formam a cada dez dias produzindo uma nova folha a cada internódio. O número de folhas no colmo de cana-de-açúcar é, em média de oito a nove no período do auge do perfilhamento, sendo que a interceptação solar necessária à realização da fotossíntese ocorre nas seis folhas mais apical (GOLINSKI, 2009). O seu crescimento é variável, dependendo da época de plantio, tipo de muda e condições ambientais, de acordo com Castro, Kluge e Sestari (2008) há uma produção média de 2 a 4 entrenós por mês, com 0,10 a 0,15 m de comprimento cada um. A maturação é um processo que acontece de nó para nó e o grau de maturação de cada nó depende da idade destes nós. A cana-de-açúcar é considerada uma cultura altamente eficiente na conversão de energia luminosa em energia química, pois é uma planta C4 que através de sua alta atividade fotossintética possue alta taxa de crescimento, adaptação a condições climáticas adversas, como temperaturas elevadas e deficiência hídrica e eficiência do uso da água de duas a três vezes maior que as plantas C3 (TAIZ E ZEIGER, 2006). 4.3 Sistema radicular da cana-de-açúcar. O sistema radicular da cana-de-açúcar é muito amplo e bem desenvolvido, do tipo fasciculado, e as primeiras raízes que se desenvolvem após o plantio da cana-deaçúcar são as de fixação (BEAUCLAIR; SCARPARI, 2007)..

(21) 20. As raízes são fasciculadas, sendo que 85% delas encontram-se nos primeiros 0,5 m de profundidade e aproximadamente 60% entre os primeiros 0,2 a 0,3 m, havendo pequenas variações nessa porcentagem dependendo, sobretudo, das cultivares. Sampaio e Salcedo (1987) identificaram, para as condições do nordeste brasileiro, que 75% da massa radicular da cana-de-açúcar estava localizada nos primeiros 0,2 m superficiais e 50% estavam distantes a menos de 0,30 m do centro da touceira. As primeiras raízes são as raízes superficíais, localizadas nos primeiros 0,3 a 0,4 m do perfil do solo, são bem ramificadas e extremamente absorventes. Já as raízes de fixação, atingem profundidades maiores, com mais de 0,5 m, e ao contrário do que sugere o nome, a função dessas não se restringe exclusivamente à fixação, pois podem perfeitamente absorver água e nutrientes, apesar de ter uma menor eficiência em relação às raízes superficiais. O terceiro tipo são as raízes-cordão, formadas a partir de aglomerações de raízes verticais. Atingem profundidades superiores a 5 m no perfil do solo, fornecendo acesso a reservas profundas de água no solo, em períodos de grande estiagem (MAURI, 2012). Após o corte da cana planta, o sistema radicular antigo mantém-se ainda em atividade por algum tempo, período em que é substituído pelas raízes dos novos perfilhos da soqueira, sendo esse processo lento e gradual. As raízes da soqueira são mais superficiais do que as da cana planta pelo fato dos perfilhos das soqueiras brotarem mais próximo da superfície do que os da cana planta. Pelo mesmo fato, quanto maior o número de cortes, mais superficial torna-se o sistema radicular das soqueiras (BACCHI, 1983). O entendimento dos fenômenos ocorrentes na parte aérea das culturas torna-se mais completo quando se compreende o que acontece abaixo da superfície do solo, principalmente com a distribuição radicular da cana-de-açúcar, uma vez que o desenvolvimento radicular sofre influência de três conjuntos de fatores do solo, o pedogenético, atributos físicos e químicos. Esta interdependência entre parte aérea e sistemas de raízes está ligado ao transporte de água e nutrientes, que consequentemente influenciam na produção (VASCONCELOS; CASAGRANDE, 2010). O sistema radicular tem influência direta sobre algumas características da planta, como resistência à seca, eficiência na absorção dos nutrientes do solo, tolerância ao ataque de pragas do solo, capacidade de germinação e brotação, tolerância à movimentação de máquinas, entre outros. Em relação às raízes, quanto mais bem.

(22) 21. desenvolvidas por área ou volume de solo, melhor será o resultado do cultivo, sendo a caracterização do crescimento e distribuição das raízes fundamental para explicar a resposta da cultura e praticar um adequado manejo de irrigação. Além disso, não é a quantidade de raízes o fator determinante, mas sua distribuição no perfil do solo. Uma quantidade muito grande de raízes nas camadas superficiais do solo pode ser maléfica, pois em época de verão a planta fica submetida a um maior risco de estresse hídrico, ou também pode ser benéfico, no caso de cana irrigada (VASCONCELOS; GARCIA, 2005). Segundo Vasconcelos e Casagrande (2010) logo após o plantio da muda (ou tolete), com a existência de condições favoráveis para seu desenvolvimento, inicia-se o processo do desenvolvimento radicular, com as raízes originárias a partir dos primórdios radiculares situados na zona radicular dos colmos plantados, tendo a função de suprir os perfilhos recém-brotados com água e nutrientes do solo, juntamente com as reservas do tolete. Segundo Muñoz et al. (2010), a compreensão e o estudo do sistema radicular das culturas apresentam alguns desafios como: a arquitetura geométrica complexa do sistema radicular e ampla gama de tipos e diâmetros de raízes, tornado assim a pesquisa muito trabalhosa devido às dificuldades metodológicas relacionadas com a amostragem de raízes, sendo uma das causas da pouca quantidade de pesquisas sobre o sistema radicular. Entre os fatores que afetam o desenvolvimento radicular da cultura da cana-deaçúcar pode-se citar a compactação, que está entre os fatores físicos, a qual promove: aumento na densidade do solo e redução na macroporosidade, consequentemente reduzindo a aeração, condutividade hidráulica e gasosa do solo; textura do solo e a disponibilidade hídrica. Dentre os fatores climáticos são citados a temperatura do ar e do solo, que interferem na elongação e na ramificação de raízes, e a precipitação pluviométrica. que. é. responsável. pelo. fornecimento. de. umidade. do. solo. (VASCONCELOS; CASAGRANDE, 2008). A susceptibilidade do solo à compactação pode ser estimada pela densidade inicial, em que o desenvolvimento de funções que facilitem a compreensão dessa susceptibilidade depende do efeito da compactação nos atributos físicos do solo (SUZUKI et al., 2007). A compactação quando elevada, pode reduzir a distribuição e.

(23) 22. infiltração da água no perfil do solo, como também a penetração do sistema radicular limitando assim a absorção de nutrientes pelas plantas (VOGELMANN et al., 2012). Existem vários métodos disponíveis para realização da avaliação do sistema radicular das culturas. Umas das revisões pioneiras sobre o tema foram realizadas por Böhm (1979), citado por Vasconcelos e Casagrande (2008), e Köpke (1980); esses autores descrevem, detalhadamente, os métodos da escavação, do monólito, do trado, do perfil, do tubo ou paredes de vidro, além de vários métodos indiretos. Para Otto et al. (2009) salientam que a escolha do método de avaliação do sistema radicular depende da cultura, das condições edáficas, de haver possibilidade de amostragem destrutiva ou não, disponibilidade de mão-de-obra, e, principalmente, os objetivos do estudo, pois não existe uma forma perfeita de analisar as raízes.. 4.4 Definição e distribuição dos Espodossolos no Brasil. O conceito de Espodossolo desenvolveu-se de podzóis, são solos ácidos e pobres em bases trocáveis; do ponto de vista físico, apresentam em geral textura arenosa, com baixa capacidade de retenção de água e nutrientes, e problemas de drenagem nas posições abaciadas, onde ocorrem horizontes endurecidos que bloqueiam a percolação da água, formando lençol freático suspenso no período chuvoso, podendo também influenciar no crescimento das raízes quando muito superficiais (CARVALHO et al., 2013). No atual Sistema Brasileiro de Classificação de Solos – SiBCS (EMBRAPA, 2006) os Espodossolos são solos constituídos por material mineral que apresentam horizonte B espódico (Bh, Bhs ou Bs) abaixo de quaisquer horizontes A ou E ou horizonte hístico com menos de 40 cm de espessura. Esses solos são desenvolvidos basicamente a partir de produtos de intemperização de arenitos, com sequência de horizontes A, B e C bem diferenciados e com suas transições geralmente bem definidas. Os horizontes espódicos são formados pelo acúmulo de compostos amorfos de alumínio e ferro iluviados associados a materiais orgânicos. De forma geral, os 5 horizontes espódicos ocorrem dentro de 200 cm a partir da superfície do solo ou 400 cm se os horizontes A + E ou hístico + E apresentam espessura superior a 200 cm. Normalmente, a seqüência de horizontes dos Espodossolos é A, E, Bh/Bhs/Bs e C, sendo os horizontes facilmente diferenciados entre si. Os horizontes B espódicos podem se apresentar.

(24) 23. cimentados por matéria orgânica e alumínio com ou sem ferro onde os horizontes espódicos são denominados “ortsteins” (EMBRAPA, 2006). No Brasil os Espodossolos uma área absoluta de 160.892,69 Km2, equivalente a um tota de 1,89% da área brasileira (EMBRAPA, 2006). A deficiência de água e oxigênio, comum em Espodossolos, está relacionada à textura mais arenosa nos horizontes superficiais e à camada endurecida e impermeável em subsuperfície, influenciando a elevação do lençol freático suspenso no período úmido (SILVA et al., 2012). No Nordeste este solo é muito comum em regiões produtoras de cana-de-açúcar.. 4.5 Estresse hídrico e salino. A utilização da irrigação é um dos aspectos primordiais e mais eficazes na melhoria da produtividade agrícola. No entanto, o manejo dessa deve ser feito de forma racional e equilibrada para não utiliza-la em excesso ou escassez e assim provocar perdas na produção. Segundo Larcher (2006), devido à condição desse estresse, as culturas passam por três fases: fase de alarme, caracterizada pela perda da estabilidade das estruturas que mantêm as funções vitais (processos bioquímicos ligados ao mecanismo fotossintético); fase de resistência, quando as culturas são submetidas a um estresse contínuo podendo apresentar adaptações através do ajuste osmótico; fase de exaustão, quando a planta está submetida a condições sub-ótimas por um período prolongado ou intenso deixando a planta suscetível à pragas ou doenças por consequência da diminuição de suas defesas. Sendo assim a baixa disponibilidade hídrica afeta negativamente o crescimento dos cultivos agrícolas e é a principal causa da redução da produtividade (FLEXAS et al., 2006). As plantas tendem a diminuir a perda de água pelo fechamento parcial dos estômatos, o que evita a redução do potencial da água na planta (ψ) em condições de déficit hídrico, minimizando a perda de água pela transpiração. A deficiência hídrica além de causar danos no alongamento celular, no alongamento das folhas e do colmo, também causa acentuada senescência foliar e restrição ao surgimento de novas folhas, e o grau dessas alterações é decorrente da intensidade do estresse hídrico e depende do genótipo (SMIT; SINGELS, 2006)..

(25) 24. Contudo, o fechamento dos estômatos tem consequências complexas, exigindo ajustes de fotossíntese, respiração e no fluxo de água (BOHNERT; JENSEN, 1996). Durante o estresse hídrico, as plantas costumam ter uma menor taxa de assimilação de carbono, o que ocasiona uma baixa utilização dos elétrons gerados na cadeia de transporte de elétrons e, consequentemente, uma superprodução de espécies reativas de oxigênios as chamadas ROS (EDREVA, 2005). A suscetibilidade da cana-de-açúcar à deficiência hídrica é maior nas fases de perfilhamento e de crescimento intenso, pois nessas ocorrem alongamento dos colmos, o que causa sérios prejuízos na produção de fitomassa e no rendimento de sacarose, pois é quando as plantas apresentam grande área foliar e necessitam de maior quantidade de água para a realização das trocas gasosas com a atmosfera (TRENTIN et al., 2011). A velocidade de imposição do estresse hídrico às plantas causa efeitos diferenciados. Quando ocorre rapidamente, os mecanismos morfofisiológicos são severamente afetados. Entretanto, quando o déficit hídrico é estabelecido gradualmente, ocorrem adaptações na planta, principalmente se ocorrer no início do ciclo. Redução no crescimento, diminuição no tamanho das folhas e senescência foliar são algumas das respostas das plantas que lhes conferem adaptação a essa condição, uma vez que são mecanismos que diminuem a perda de água para atmosfera (CHAVES et al., 2009). A cana-de-açúcar tem um metabolismo para fixação do CO2 do tipo C4, o que a permite ser adaptada à produção de biomassa em regiões tropicais, uma vez que as plantas possuem um controle estomático que possibilita maior economia de água e nitrogênio, recursos limitantes da produtividade das culturas nessas regiões. As fases de perfilhamento e crescimento intenso são as mais críticas no que diz respeito à demanda hídrica, porque nessa fase são produzidos 70-80% de toda a biomassa acumulada durante o ciclo da cultura (MACHADO et al., 2009; OLIVEIRA et al., 2010). Dentre os processos afetados pelo déficit hídrico, o crescimento foliar da cana-de-açúcar é um dos mais sensíveis e perceptíveis. Zhao et al. (2010) verificaram reduções de até 59% no índice de área foliar, devido a ocorrência de estresse hídrico em plantas de cana-de-açúcar, e ainda decréscimo de cerca de 69% na biomassa de folhas verdes e aumento de 137% na biomassa de folhas mortas. Como já foi discutido anteriormente o manejo inadequado da água também pode causar salinidade de solos agricultáveis, que é um dos fatores de maior preocupação na agricultura moderna, devido ao aumento considerável da quantidade de solos.

(26) 25. degradados por salinização (EPSTEIN; BLOOM, 2006). Estima-se que 19,5% das terras irrigadas (45 milhões de hectares) e 2,1% das não irrigadas (32 milhões de hectares), no mundo, estejam afetadas pelos sais, e é particularmente evidente nas regiões áridas e semiáridas, atingindo cerca de 25% das áreas irrigadas. Também se estima que ocorra uma perda de cerca de 1,5 milhões de hectares de terras aráveis a cada ano devido ao acúmulo de sais, com tudo isso, a salinização tem sido identificada como o principal processo de degradação dos solos (FAO, 2006). Os sais são transportados pelas águas de irrigação e depositados no solo, onde se acumulam à medida que a água se evapora ou é consumida pelas culturas. Os sais do solo e da água reduzem a disponibilidade da água para as plantas, a tal ponto que afetam os rendimentos das culturas. Nem todas as culturas respondem igualmente à salinidade, algumas produzem rendimentos aceitáveis a níveis altos de salinidade e outras são sensíveis a níveis relativamente baixos. Esta diferença deve-se à melhor capacidade de adaptação osmótica que algumas culturas têm, o que permite absorver, mesmos em condições de salinidade, maior quantidade de água (AYERS; WESTCOT, 1999). De um modo mais amplo, um solo é considerado salino quando a quantidade de sais existentes é capaz de prejudicar o desenvolvimento sadio das plantas. Para Holanda et al. (2010) na maioria das culturas isso ocorre quando a condutividade elétrica do extrato de saturação é igual ou superior a 2 dS m-1. Já de acordo com a classificação do “U.S. Salinity Laboratory”, solos salinos são os que possuem pH inferior a 8,5, condutividade elétrica do extrato de saturação (CEes) superior a 4 dS m-1 e percentagem de sódio trocável (PST) inferior a 15%; os salinos-sódicos possuem pH próximo de 8,5, CEes superior 4 dS m-1 e PST superior a 15% e os solos sódicos possuem pH em geral de 8,5 a 10, CEes inferior a 4 dS m-1 e PST superior a 15% (DAKER, 1988). Deve-se, então, entender os efeitos causados pelo estresse salino aos tecidos vegetais e como as plantas respondem a esse estímulo ambiental para obtenção de espécies tolerantes. A resposta das plantas à salinidade acontece em duas fases distintas. A primeira fase, chamada fase osmótica, é rápida, pois ocorre imediatamente após o contato com a salinidade, em que o sal atinge as raízes diminuindo o potencial osmótico da relação solo-planta, com consequente redução do crescimento da parte aérea pela falta de água. A segunda fase, que ocorre lentamente, é a fase iônica, quando o sal atinge a parte aérea da planta em altas concentrações causando toxicidade e, neste caso, se a velocidade da toxicidade e morte foliar for maior que a produção de novas folhas a fotossíntese é.

(27) 26. prejudicada e, consequentemente, a produção de carboidratos, o que ocasionará a redução do crescimento e produtividade da cultura (MUNNS; TESTER, 2008). A tolerância à salinidade está na maioria das vezes associada à tolerância à seca, uma vez que a alta concentração de sódio no solo inibe a absorção de água pela planta induzindo a deficiência hídrica, que prejudica o crescimento das plantas, estando diretamente relacionado à fotossíntese, ou seja, plantas sob estresse diminuem a capacidade fotossintética, bem como o crescimento (PLAZEK et al., 2013; KUMAR et al., 2014). Plantas submetidas ao estresse salino iniciam mecanismo de ajuste osmótico para manter a turgidez das células fechando seus estômatos na tentativa de amenizar a perda de água, o que causa o crescimento lento das plantas estressadas (JAMES et al, 2002; GUERZONI et al., 2014). A cultura da cana-de-açúcar tem sido classificada como glicófita, sendo, assim, pouco tolerante à salinidade de solos (KUMAR et al., 2014), embora esta classificação sofra influência de características genotípicas com relação ao nível de sensibilidade à salinidade. Para cana-de-açúcar, o valor limite de condutividade elétrica acima da qual já há prejuízos para o desenvolvimento da planta situa-se em 1,7 dS m-1 (AYERS; WESTCOT, 1999). A salinidade reduz o conteúdo de sacarose nos colmos, retarda o crescimento e perdas na produtividade (GUERZONI et al., 2014). Sengar et al. (2013) relatam perdas de até 40% na produtividade de cana-de-açúcar na Índia devido a salinidade de solos. Cha-Um e Kirdmanee (2009) encontraram efeitos mais prejudiciais na fisiologia e crescimento de cana-de-açúcar quando submetidas ao estresse salino que em condições de deficiência hídrica, pela diminuição de clorofilas e carotenóides, com consequentes prejuízos na fotossíntese e desenvolvimento das plantas.. 4.6 Indicadores físicos de qualidade do solo do ponto de vista agrícola. Para a avaliação de um sistema de produção quanto à sustentabilidade, faz-se necessário a utilização de indicadores que representem padrões ou classes de sustentabilidade, e a partir desses índices se tenha subsídios para a tomada de decisão NORTCLIFF, 2002). O conhecimento e o estudo das características de todo perfil do solo são de extrema importância para o desenvolvimento das plantas, levando-se em consideração o.

(28) 27. crescimento radicular, e de características que as afetam como compactação, densidade, movimento e armazenamento de água no solo e trocas gasosas (PIRES et al., 2012). A avaliação da sustentabilidade de sistemas agropecuários para verificação da qualidade física do solo deve ser realizada através de indicadores que reflitam o seu comportamento (PEREIRA et al., 2011). Para Reynolds (2002) os indicadores físicos exercem função de sustentação do solo além de encontrarem-se em processo de expansão, pois o maior número de indicadores avaliados em um solo está diretamente ligado à melhoria na qualidade química e biológica do mesmo (ARAÚJO; GOEDERT; LACERDA, 2007). Do ponto de vista agrícola, os principais indicadores para avaliação da qualidade física do solo são: estrutura, textura (saber a constituição do solo em areia, silte e argila), resistência à penetração, profundidade de enraizamento, porosidade, capacidade de retenção d’água e densidade do solo (SANTOS et al., 2011). Dentre as modificações que ocorrem na estrutura do solo podem-se citar as alterações nos valores da densidade do solo, macroporosidade, microporosidade, redução na porosidade total, restrição ao crescimento radicular, compactabilidade do solo, alteração do movimento da aeração, da infiltração e a condutividade hidráulica, além de promover alterações nos processos químicos e biológicos no solo (STRECK et al., 2004). Como existem várias propriedades físicas para avaliar a qualidade do solo e o crescimento radicular, observou-se a necessidade da criação de um parâmetro que interagisse com os efeitos da densidade, a porosidade do solo e a resistência mecânica à penetração destacando-se o intervalo hídrico ótimo (IHO), sendo definido como um indicador da qualidade física e estrutural do solo para o crescimento das plantas, que descreve uma faixa de conteúdos de água no solo na qual as limitações ao crescimento das plantas, associadas com a aeração, a resistência à penetração e a disponibilidade de água são mínimas (TORMENA, 1998; SILVA; KAY; PERFECT, 1994).. 4.6.1 Compactação do solo. O solo é um sistema composto de materiais orgânicos e inorgânicos que estão interligados e em constante transformação, muitas vezes causadas por adversidades.

(29) 28. climáticas e antrópicas, e dependendo do tipo de uso e manejo do solo as características físicas, químicas e biológicas do mesmo são afetadas. Segundo Seixas, Oliveira e Souza (1998) compactação é o ato ou ação de forçar a agregação das partículas do solo, reduzindo, desta forma, o volume por elas ocupado. Ela pode ser descrita em termos da tensão aplicada no solo e das mudanças resultantes em suas condições. As mudanças que ocorrem nas propriedades físicas do solo incluem: aumento da densidade do solo; decréscimo do volume de macroporos; infiltração e movimento interno de água mais lentos; aeração mais pobre e maior resistência mecânica do solo ao crescimento de raízes. A compactação pode ser compreendida como a redução do volume de uma massa de solo, que antes deste processo a massa de solo ocupava um volume maior e após a compactação passou a ocupar um volume menor (CAMARGO; ALLEONI, 2014). O manejo inadequado do solo, geralmente causado pelo cultivo intensivo do mesmo, altera os fatores de crescimento e consequentemente produtividade das culturas causando grande perda econômica. Para tanto, faz-se a opção por veículos de maior capacidade unitária de carga, os quais, muitas vezes, trafegam sobre o solo em condições desfavoráveis em termos de conteúdo de água potencializando a sua alteração de diversas formas, tornando praticamente inevitável a ocorrência da compactação do solo, isso tem sido considerado um dos principais fatores de degradação da sua estrutura (MOSADDEGHI et al., 2007). Como muitos agricultores estão interessados, na maioria das vezes, em produtividade operacional (t h-1), faz-se a seleção de implementos e tratores de alta capacidade, inadequados para a condição do solo, provocando uma maior degradação no mesmo. O grande número de operações mecanizadas necessárias para a produção de algumas culturas, principalmente no caso da cana-de-açúcar devido ao alto nível de mecanização, faz com que ao longo dos anos, seu rendimento produtivo seja afetado em virtude da degradação física do solo (LIMA; LEÓN; SILVA, 2013). As máquinas agrícolas produzem tensões na interface solo/pneu e solo/implemento; essas interações compactam as diferentes camadas do solo, alterando a resistência interna e consequentemente as propriedades físicas do solo (ECCO; CARVALHO; FERRARI, 2012). A compactação do solo pode induzir alterações na absorção e concentração de nutrientes nas plantas e, em consequência, em seu desenvolvimento além de afetar drasticamente o desenvolvimento radicular e os processos de armazenagem e disponibilidade de água, podendo acarretar redução dos efeitos da adubação mineral e.

(30) 29. da irrigação, diminuindo o rendimento das culturas, apesar de toda tecnologia empregada; também promove a concentração das partículas sólidas em decorrência da expulsão do ar gerado pela redução de sua porosidade, de forma que este processo é evidenciado pela redução do volume do solo e aumento de sua densidade provocada pela aplicação de uma carga externa, resultando em aumento da resistência do solo à penetração de uma haste como também da redução da permeabilidade do solo (SOUZA; MARQUES; PEREIRA, 2010). Além disso, Severiano et al. (2010) comentam que a degradação física do solo pode ser agravada pela colheita mecanizada durante a estação chuvosa. Dessa forma, monitorar a compactação do solo é de fundamental importância na manutenção da longevidade dos canaviais (BRAUNBECK; OLIVEIRA, 2006). A susceptibilidade do solo à compactação é função de fatores como teor de água e textura os quais influenciam o comportamento do solo, quando submetido a pressões externas, por meio do atrito entre as partículas e tipo de ligação entre elas. Em geral, quanto maiores as partículas do solo, menor sua compressibilidade e agregação (MACEDO; SILVA; CABEDA, 2010). Deve-se salientar que os aspectos estruturais do solo são influenciados por diversos fatores, como a natureza do solo, em especial sua granulometria e arranjo de poros, sendo também influenciada pela matéria orgânica e pela atividade biológica do solo, ou seja, pelas raízes e pelos animais da fauna do solo (GONÇALVES; STAPE, 2002) Pesquisas têm demonstrado que a resistência do solo à penetração apresenta correlação negativa com o crescimento radicular, destacando-se como a melhor estimativa do impedimento mecânico ao crescimento radicular; e, além disso, a elevada compactação do solo resulta em diminuição da produtividade das culturas em razão do menor desenvolvimento radicular (STRUDLEY; GREEN; ASCOUGH, 2008). Letey (1985) considerou a resistência do solo à penetração uma das propriedades físicas diretamente relacionadas com o crescimento das plantas e modificadas pelos sistemas de preparo do solo, assim valores excessivos de resistência do solo à penetração podem influenciar o crescimento das raízes em comprimento e diâmetro e na direção preferencial do crescimento radicular. A resistência do solo à penetração tem sido frequentemente utilizada como indicador da compactação do solo em sistemas de manejo, por ser um atributo.

(31) 30. diretamente relacionado ao crescimento das plantas e de fácil e rápida determinação (LANÇAS, 1996).. 4.6.2 Densidade do solo. A relação entre a massa de uma amostra de solo seca (solo seco em estufa a 105110 ºC para eliminação total da água) e o volume total que essa amostra ocupa, volumes ocupados pelas partículas e poros, é definido como densidade do solo (Ds). A Ds é afetada pela cobertura vegetal, pelo grau de compactação, pelo teor de matéria orgânica, pelo uso e manejo do solo; a Ds geralmente aumenta com a profundidade do perfil (SILVA; CURI; BLANCANEAUX, 2000). A Ds é capaz de detectar modificações de volume do solo e caracterizar os efeitos do manejo do solo (REICHERT; SUZUKI; REINERT, 2007), por isso é um importante atributo que varia de acordo com o volume total de poros, ou seja, representa um índice do grau de compactação do solo. É uma ferramenta importante no estudo dos fluxos hidráulicos, fornecendo informações indiretas sobre estrutura, porosidade, armazenamento e condução de água (REICHARDT; TIMM, 2008). A Ds é um método pontual e eficaz que fornece indicações a respeito do estado de compactação do solo e pode indicar se existe a necessidade de utilizar práticas para descompactação do mesmo com a utilização do subsolador ou do escarificador (REICHARDT; TIMM, 2008). Segundo Jimenez et al. (2008) a formação de camadas compactadas reduz a atividade biológica e a macroporosidade no perfil do solo, aumentando a densidade, o que proporciona maior resistência física à expansão radicular. Todo agricultor deseja alcançar a máxima produtividade agrícola em suas terras, no entanto a compactação, causada pelo aumento da densidade do solo, pode afetar a germinação de sementes, o desenvolvimento das raízes devido à formação de blocos densos que ocasionam problemas na extração da água, dos nutrientes pelas plantas e disponibilidade de oxigênio (RAPER, 2005). Pelo fato de ser comum relacionar o crescimento radicular em solos compactados com sua densidade, deve-se avaliar que cada solo possui um comportamento diferente, pois sua estrutura e sua formação são fatores que ocorreram de forma diferente, e para cada solo há densidades benéficas e críticas para o.

(32) 31. desenvolvimento de uma cultura. Foi verificado por Argenton et al. (2005) que, em Latossolo Vermelho argiloso, a deficiência de aeração inicia-se com densidade do solo próxima de 1,30 Mg m-3, e Klein (2006), para mesma classe de solo, baseado no intervalo hídrico ótimo, observou que a densidade limitante foi de 1,33 Mg m-3; já Reichert et al. (2003) propuseram densidade do solo crítica para as seguintes classes texturais: 1,30 a 1,40 Mg m-3 para solos argilosos, 1,40 a 1,50 Mg m-3 para os francoargilosos e de 1,70 a 1,80 Mg m-3 para os franco-arenosos. Para Fagundes, Silva e Silva (2014) avaliando as variáveis número de perfilhos, área foliar, massa seca de folhas, comprimento de colmos e massa seca de colmos com cinco densidades do solo (1,0; 1,2; 1,4; 1,6 e 1,8 Mg m-3), observaram que à medida que o nível de densidade aumentou o valor das vaiáveis diminuíram. Sá e Junior (2005), estudando classes texturais de solos, observaram que, os solos arenosos apresentam valores de densidade naturalmente mais elevados em relação aos solos argilosos, exemplificando uma densidade de 1,5 g cm-3, que em solo argiloso pode significar um elevado grau de compactação, enquanto que em um solo arenoso não há problema. Na cultura da cana-de-açúcar, Ds muito altas podem comprometer a respiração das raízes e exercer resistência ao seu desenvolvimento (LIMA; LEÓN; SILVA, 2013). O maior prejuízo ao desenvolvimento do sistema radicular ocorre quando a Ds aumenta na camada superficial, pois esta cultura tem maior exploração nutricional na camada arável do solo. A compactação afeta mais o desenvolvimento da cultura se suas raízes se localizam no perfil de menor porosidade do solo (FERNANDES; FURLANI; STOLF,1980).. 4.6.3 Porosidade do solo Denomina-se porosidade a relação entre o volume de espaços vazios e o volume total de solo. As partículas sólidas do solo formam um arranjo poroso, onde os espaços vazios, denominados de poros, têm a capacidade de armazenar líquidos e gases. É esse arranjo poroso que determina propriedades importante tais como a capacidade de reter e conduzir a água pelo solo (SANTOS, 2005), condicionando o comportamento físicohídrico do solo, influenciando a sua potencialidade agrícola (RIBEIRO et al., 2007). As cargas mecânicas aplicadas ao solo pelas máquinas agrícolas ocasionam alterações no seu arranjo estrutural, modificando a densidade e a distribuição dos poros (CAVALIERI.